水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术研究

1 水利工程施工中混凝土裂缝的形成原因

1.1 温度差异较大

混凝土浇筑过程中，水泥水化反应释放大量热量，导致内部温度显著高于外部，形成温度梯度。当内部温度过高时，混凝土膨胀受外部约束产生压应力；冷却阶段内部收缩受阻则转化为拉应力，若超过抗拉强度即产生裂缝。例如，大坝、分洪闸等混凝土浇筑期间因散热缓慢易形成内外温差，导致贯通性裂缝。此外，拆模后表面温度骤降或极端气候下混凝土表面快速失水，均会加剧温度应力。研究表明，温差超过 25^∘C 时裂缝风险显著增加[1]。控制措施包括优化配合比降低水化热、分层浇筑减少单次浇筑厚度、加强保温保湿养护，以及通过埋设冷却水管等主动温控技术平衡内外温差。

1.2 载荷原因

水利工程施工过程中，若混凝土未达到设计强度即承受超载（如过早拆除模板、堆载过重或吊装冲击），或设计荷载与实际受力不匹配（如次应力分布不均），均会导致结构变形超过抗拉极限。例如，大体积混凝土构件在浇筑初期抗拉强度较低，若受到振动或冲击荷载，易产生垂直于主筋的裂缝。此外，地基不均匀沉降或构件结合不良会引发附加剪应力，导致沉降裂缝。此类裂缝多出现在桩基、墙体等应力集中区域。防治措施需严格遵循施工规范，如分层支模、控制堆载高度、加强钢筋绑扎间距及保护层厚度检查，并通过实时监测地基沉降调整施工方案。

1.3 材料与施工原因

水泥水化热过高、砂石含泥量超标、外加剂掺量不当等均会影响混凝土抗裂性。例如，高水化热水泥导致早期温度应力集中，而砂石级配不良会降低密实性，加剧干缩裂缝。施工中若振捣不充分会残留气泡，降低抗渗性；养护不足（如未及时覆盖保湿）会导致表面失水过快，引发塑性收缩裂缝。此外，钢筋锈蚀（因保护层厚度不足或氯离子侵蚀）会膨胀挤压混凝土，产生纵向裂缝。防治需从源头把控，如选用低热水泥、优化配合比、加强搅拌与振捣质量监控，并严格执行养护制度（如覆盖保湿膜、控制浇水时间）。

2 水利工程施工中控制混凝土裂缝的技术

2.1 加强配比设计

（1）合理设计混凝土含砂量。混凝土含砂量是影响混凝土强度和抗裂性能的重要因素，含砂量过高会导致混凝土强度降低，产生收缩裂缝；而含砂量过低则可能导致混凝土过于干燥，产生干缩裂缝。因此，需要根据工程实际情况和设计要求，选择合适的含砂量。

（2）加强骨料粒径管理。研究发现，骨料粒径过大会导致混凝土内部存在孔隙和缺陷，产生裂缝；而骨料粒径过小，则会导致混凝土收缩量增大，产生收缩裂缝。因此，需要选择合适的骨料粒径，并进行严格的筛选和分类[2]。

（3）合理确定添加剂。添加剂是混凝土中常用的辅助材料，可以改善混凝土的性能和施工性能。但是，如果添加剂选择不当或添加量不合理，就会导致混凝土出现裂缝。因此，需要根据工程实际情况和设计要求，选择合适的添加剂种类和添加量。

（4）科学选用水泥。水泥是混凝土中的主要胶凝材料，其品种和等级的选择也会影响混凝土的强度和抗裂性能。如果使用低等级或不合适的水泥，会导致混凝土强度不足或产生收缩裂缝。因此，需要根据工程实际情况和设计要求，选择合适的水泥品种和等级。为了确保配比设计的合理性和可行性，可以通过试块试验的方式来确定配比设计方案。

2.2 温度控制技术

严格控制混凝土浇筑温度是预防水利混凝土裂缝的核心技术之一。混凝土浇筑后，水泥水化反应释放大量热量，导致内部温度显著高于外部，形成温度梯度，进而引发拉应力超过抗拉强度而产生裂缝。为有效控制温度，需采取多维度措施：首先，给混合料中掺加一定的粉煤灰、矿渣，尽可能降低水泥用量，减少水化热产生；炎热的夏季可以采用冰块或冷水搅拌混凝土，直接降低入模温度。其次，大体积混凝土浇筑时采用分层分段施工方式，每层厚度控制在 500mm 以内，加速热量散失；同时，在混凝土内部埋设测温管，实时监测表面与内部温差，确保温差不超过 25^∘C ，一旦超标立即采取保温或冷却措施[3]。此外，拆模时间需根据混凝土强度及环境温度合理确定，避免表面温度骤降；拆模后立即覆盖塑料薄膜、麻袋锯末及岩棉被等保温材料，减少热量散失。

2.3 合理应用混凝土增强剂

首先，混凝土增强剂是一种专门针对混凝土性能提升而开发的产品，其可以有效地改善混凝土的物理性质，提高其抗收缩和抗温度应力的能力，从而减少裂缝的产生。高性能混凝土增塑剂是其中一种常见的混凝土增强剂，其在增加混凝土的塑性和韧性的同时，还能降低混凝土的脆性，从而有效地减少裂缝的产生。

其次，减水剂也是一种常用的混凝土增强剂，其可以减少混凝土搅拌时所需的水量，降低水灰比，提高混凝土的强度和耐久性。同时，减水剂还可以改善混凝土的施工性能，提高其泵送性和模板周转率[4]。

此外，膨胀剂是一种能够使混凝土产生膨胀效应的增强剂，其可以在混凝土硬化过程中产生一定的体积膨胀，从而补偿混凝土的收缩，减少因收缩而引起的裂缝。同时，膨胀剂还可以提高混凝土的抗渗性能和抗硫酸盐侵蚀性能。水利工程施工中应用混凝土增强剂可以显著提高混凝土的性能和耐久性，减少裂缝的产生。但是，使用混凝土增强剂时需要注意其与混凝土原材料的相容性以及正确的使用方法，以免影响其效果或产生不良后果。

2.4 加强施工技术管理

首先，施工中需加强振捣与压实处理，确保混凝土密实无孔隙，减少收缩裂缝；同时，避免在高温、大风或雨天施工，防止混凝土表面失水过快或受雨水冲刷。此外，模板支撑需牢固稳定，避免因支撑不足导致混凝土变形裂缝；拆模顺序需合理，避免局部应力集中。混凝土浇筑完成后还需加强养护管理，及时覆盖保湿膜或喷水养护，保持混凝土表面湿润，延缓温度下降速度；根据环境温度调整养护时间，确保混凝土充分水化，提高抗裂能力。最后，建立施工监测体系，实时监测混凝土温度、应力及变形情况，及时发现并处理潜在裂缝风险，确保水利工程质量与安全。

结束语

综上所述，本文从配合比优化、温度控制、技术管理等多维度研究水利工程施工中混凝土裂缝控制措施，以有效降低裂缝发生率，保障工程结构安全与耐久性。然而，水利工程环境复杂，裂缝控制仍面临诸多挑战。未来需进一步结合新材料、新技术，开展长期监测与大数据分析，持续优化裂缝控制体系，为水利工程建设提供更科学、高效的技术支撑，推动行业高质量发展。

参考文献

[1]伊佳倩，赵岩松.水工混凝土裂缝处理中化学灌浆技术的应用分析[J].东北水利水电，2024，42(10):50-53+72.

[2]林家宇，刘广华，薛琦，等.水利工程中混凝土裂缝产生的原因及修复分析[J].内江科技，2023，44(10):68-69.

[3]朱晓英，葛朝阳，陈锋.水利施工中预防混凝土裂缝的措施[J].科技创新与应用，2022，12(03):110-112.

[4]张井军.水利工程混凝土裂缝问题分析与控制措施[J].黑龙江水利科技，2022，50(01):162-164.